Modélisation de la réponseModélisation de la réponsede la circulation et des ecosystèmesde la circulation et des ecosystèmes

aux variations climatiquesaux variations climatiquesen Méditerranée nord-occidentaleen Méditerranée nord-occidentale

Marine HerrmannMarine HerrmannSous la direction de C. Estournel et F. DiazSous la direction de C. Estournel et F. Diaz

En collaboration avec le CNRM (S.Somot, F. Sevault)En collaboration avec le CNRM (S.Somot, F. Sevault)

Contexte et objectifs de l'étudeContexte et objectifs de l'étude Méthodes et outilsMéthodes et outils Premiers résultats: étude d’une Premiers résultats: étude d’une année moyenneannée moyenne PerspectivesPerspectives

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

Contexte et objectifs de l'étudeContexte et objectifs de l'étude Méthodes et outilsMéthodes et outils Premiers résultats: étude d’une Premiers résultats: étude d’une année moyenneannée moyenne PerspectivesPerspectives

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

• Flore méditerranéenne : 25 000 espèces• Faune marine : 900 espèces• 150 millions de personnes habitant sur 46 000 km de côtes• 100 millions de touristes par an• Trafic maritime : 200 000 traversées par an• Activité halieutique:100.000 emplois répartis sur 40 000 navires• Environ 60 raffineries de pétrole versant 20 000 tonnes/an de pétrole à  la mer

Source : UICN - OCDE- PNUE

ContexteContexte

ContexteContexte

Circulation cyclonique Coups de vent du nord (Mistral,

Tramontane)

Activités humaines (industrie, tourisme, pêche)Forte population (Marseille, Barcelone)

Apports continentaux (le Rhône)

Convection profondeRemontée de nutriments

Forte production biologique

CLS

ObjectifsObjectifs

Circulation marine et biologie très sensibles au forçage atmosphérique

Etude du CNRM (S.Somot, F.Sevault, M.Déqué): OPAMED8/ARPEGE Climat sur l’ensemble de la Méditerranée1960-2100, scénario IPCC A2 OM8-ARP

Augmentation de la température (SST +2.5 °C)

Augmentation de la salinité (SSS +0.33 psu)

Diminution de la fréquence et de l’intensité des coups de vents et de la convection profonde

Certainement une influence sur la production biologique

Etudier l’impact des variations climatiquessur la circulation marine et sur la biologie

en Méditerranée Nord-OccidentaleNOTRE BUT :

?

Contexte et objectifs de l'étudeContexte et objectifs de l'étude Méthodes et outilsMéthodes et outils Premiers résultats: étude de l’année Premiers résultats: étude de l’année 1967-681967-68 PerspectivesPerspectives

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

Outils et méthodesOutils et méthodes

Forçage atmosphère océan biologie

1: Forcer le modèle océanographique Symphonie par les sorties du modèle atmosphérique ARPEGE-Climat et du modèle océanographique OPAMED8

Résolution:- OPAMED8 ~10km- Symphonie 3km Accès à la méso-échelle : processus régionaux et côtiers

Outils et méthodesOutils et méthodes

2: Coupler Symphonie avec le modèle biogéochimique ECO3M du LOB

Chifflet et al., 2001

Complexité de la réponse biologique aux forçages physico-chimiques

Besoin d’un modèle biogéochimique avec un nombre suffisant de

compartiments

Forçage atmosphère océan biologie

Outils et méthodesOutils et méthodes

La variabilité interannuelle dans la période actuelle

Années chaudes, avec peu de ventpeu de convection profonde

Années froides, avec beaucoup de vent mélange convectif

Méthode :Identifier des années « typiques » (chaudes, froides, moyennes), pour voir si la variabilité

interannuelle est reproduite

SST (oC)

|τ| (N/m2)

MAIS Faire tourner Symphonie sur 40 ans : TROP LONG !

On veut étudier la réponse de la physique et de la biologie à l’évolution climatique à long terme

Méthode :Comparer les résultats du modèle

sur des années « typiques » ou des périodes de plusieurs années dans le présent (1960-2000) et dans le futur (2070-2100)

Outils et méthodesOutils et méthodes

L’impact du changement climatique

SST +2.5 °C

SSS +0.33 psu

Diminution de la fréquence et de l’intensité des coup de vents et de la convection profonde

Somot , 2005

Contexte et objectifs de l'étudeContexte et objectifs de l'étude Méthodes et outilsMéthodes et outils Premiers résultats : étude de l’année Premiers résultats : étude de l’année 1967-681967-68 PerspectivesPerspectives

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

Le Courant Liguro-Provençal (LPC) : Caractéristiques principales

Courant moyen (oct-sept):entre 0 et 1000 mSYMPHONIE 2.4 Sv OM8-ARP 4.6Sventre 0 et 1000 mSYMPHONIE 3.6 Sv OM8-ARP 6.0SvObservations:Béthoux et al., 1982: 2.2 Sv au large de NiceConan et Millot,1995: 2 Sv au large de Marseille

SYMPHONIE OM8-ARPCourant à 50m (m/s)

RésultatsRésultats

Observations:Béthoux , 1988: 33 km large au large de NiceConan et Millot, 1995: 30-50km large au large de Marseille

Le Courant Liguro-Provençal (LPC) : Caractéristiques principales

SYMPHONIE OM8-ARP65 km40 km

Courant normal (m/s)

RésultatsRésultats

Le Courant Liguro-Provençal (LPC):Variabilité saisonnière

Courant normal (m/s)

Observations:Albérola et al.,1996, Béthoux et al.,1988

Juin-Décembre : large et peu profondJanvier-Avril : étroit et profond

RésultatsRésultats

Courant à 60m (m/s)

L’Eau Levantine Intermédiaire (LIW)

SYMPHONIE OM8-ARP

Température (oC) et courant à 600 m de profondeur

Mélange de la LIW au cours de son parcours cyclonique (Millot, 1987)

RésultatsRésultats

SYMPHONIE OM8-ARP

Température (oC)

L’Eau Levantine Intermédiaire (LIW)

RésultatsRésultats

La convection dans le Golfe du Lion

Diffusivité verticale (m2/s)

(difv> - 4 m2/s)

Densité (kg/m3)

SYMPHONIE26/03/1968

Période de convection maximaleOM8-ARP FévrierSYMPHONIE MarsD’Ortenzio et al., 2005 Mars

Max d’eau dense le 26/03

RésultatsRésultats

La convection dans le Golfe du Lion

RésultatsRésultats

Mertens et al. , 1998Madec et al. , 1991

La convection dans le Golfe du Lion

SYMPHONIE, mars 1968 OM8-ARP, février 1968Densité de surface (kg/m3)et courant à 60m

Largeur de la zone de convection ~130 kmGascard,1978 ; Anati et Stommel,1970;

Swallow et Gaston,1973

Centrée en (5oE, 42oN)

100 km

RésultatsRésultats

La convection dans le Golfe du Lion

Caractéristiques de l’eau profonde formée :SYMPHONIE : 1029.11 kg/m3, 38.32 psu, 12.3oCOM8-ARP : 1029.11 kg/m3, 38.32 psu, 12.3oC

Volume d’eau profonde formée(ρ>1029.08 kg/m3)

SYMPHONIE : 0.67 SvOM8-ARP : 0.8 SvAutres études numériques:Myers and Haines, 2002 : 0.2 SvLascaratos et Nittis, 1998 : 0.2 SvCastellari et al., 2000 : 0.25 Sv et 1.1 Sv

Peu d’observations …

OM8-ARPFévrier 1968

Densité (kg/m3)

SYMPHONIE12/03/1968

RésultatsRésultats

Densité et courant à 30 mle 26/03/1968

La convection dans le Golfe du Lion

Méandres de 40 à 80 km de diamètres, tourbillonsKillworth, 1976; Stommel, 1972; Madec et al., 1991

RésultatsRésultats

Contexte et objectifs de l'étudeContexte et objectifs de l'étude Méthodes et outilsMéthodes et outils Premiers résultats: étude de l’année Premiers résultats: étude de l’année 1967-681967-68 PerspectivesPerspectives

Plan de l’exposéPlan de l’exposé

PerspectivesPerspectives

Mise en place du couplage physique-biologie et Mise en place du couplage physique-biologie et

validation validation

Etude de la variabilité interannuelle sur les années Etude de la variabilité interannuelle sur les années

présentesprésentes

Etude des années “futures’’Etude des années “futures’’

Merci de votre attention !Merci de votre attention !